《盾构与掘进机施工》理实一体化教学改革与实践
时间：2023-06-30 22:35:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
◇陕西铁路工程职业技术学院 张 媛 周江涛
《盾构与掘进机施工》课程是地下与隧道工程技术专业（盾构施工方向）学生的专业核心课程。通过建设校内盾构创新实训基地、盾构仿真操作平台、盾构大数据技术应用平台，进行理实一体化课程教学改革，为学生提供实践锻炼平台，加强理论知识学习，提升实践技能水平，对培养高素质的盾构专业人才具有一定的意义。
当前城市轨道交通工程发展迅猛，地铁建设项目规模与技术等级不断提升，盾构机在地铁建设中所占比重日益增大，市场对盾构施工专业技术人员的需求很大。作为国家骨干院校重点建设专业，全国第二批现代学徒制试点专业，我校地下与隧道工程技术（盾构施工）专业列为全国高水平建设专业群—城市轨道交通工程技术专业群子专业之一，具备良好的建设基础及广阔的发展前景。
课程主要围绕盾构法施工技术，介绍盾构机工作原理、类型、发展、盾构组装与运输、始发与到达、掘进姿态与土压管理、管片拼装与壁后注浆、渣土改良与特殊地层施工等内容。这门课传统的教学方式是理论教授，采用动画、视频、微课形式进行多媒体教学，学生反映无法真实了解盾构施工技术，存在理论与实践脱节的情况，因此积极探索理实一体化这一新的教学理念对《盾构与掘进机施工》课程进行改革，势在必行[1]。
2.1 《盾构与掘进机施工》教学改革目标
《盾构与掘进机施工》是该专业的主干核心课程，课程依据国家职业标准、行业规范，要求掌握盾构施工技术、盾构操作与维保、盾构施工安全管理等基本专业知识，遵循学生学习能力培养的一般规律，围绕未来工作岗位需求进行针对性学习，循序渐进地进行课堂设计，以校企合作为依托，以学生为中心，以典型工作任务为载体，实现更高水平的理实一体化[2]，培养适应地铁隧道施工、盾构制造维保、盾构管理等一线需要的“下得去、留得住、用得上、干得好”的高素质技术技能人才。
2.2 《盾构与掘进机施工》教学改革思路
为实现课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接，《盾构与掘进机施工》课程的课堂教学应重新梳理教学内容、整合课程资源、优化教学方法、更新教学设计，以促进学生的主动性、交互性、协作学习，理论授课的同时，加强实践教学与训练，提高人才培养质量，依托盾构创新实训基地、盾构仿真操作平台、盾构大数据技术应用平台，让学生真实的认识盾构机基本构造，掌握盾构操作知识，理解盾构施工流程，从而理论指导实践，实践反馈理论。
3.1 盾构创新实训基地
盾构创新实训基地占地2500多平方米，总投资700余万元，这台盾构机是国家863计划、中国首批自主生产的C2型土压平衡盾构机，由上海城建集团上海隧道工程股份有限公司制造，刀盘直径6.34米，主机长8.5米，整机长60米，附5节配套台车,总重约365吨，包括主机及后配套系统，能满足学生掌握盾构机基本构造、盾构机工作原理、盾构施工流程及盾构机维护保养等实践教学需求。
图1 盾构创新实训基地（内含一台土压平衡盾构机）
图2 盾构仿真操作平台（上位机、操作琴台、显示屏）
3.2 盾构仿真操作平台
盾构仿真操作平台展示了盾构机整机结构及细部构造、盾构施工前期准备、盾构吊运与组装、盾构始发、盾构掘进、盾构姿态控制、管片拼装、壁后注浆、渣土改良、盾构到达、特殊地层盾构掘进等11个环节的教学模式、训练模式、学习模式，并配有考核系统，能实现实践操作训练与考核的一体化。
学生遵照标准控制操作流程，能掌握盾构机系统的各个组成部分，进行参数设置及按钮控制，虚拟仿真系统实时显示盾构施工场景，并在上位机中显示盾构机刀盘掘进参数、推进油缸参数、掘进姿态等参数变化。该平台满足课堂教学、实操训练及考核需求，也适用于开展盾构技术培训，组织盾构操作技能大赛及社会服务等。
3.3 盾构大数据技术应用平台
盾构大数据技术应用平台，是采用中铁工程服务有限公司“盾构远程在线实时监测大数据云平台”技术方案，进行自主研发且具有独立知识产权的智能管控平台，界面显示“盾构机远程监控系统”，具备实时监测、动态预警、报表生成、数据分析、历史回访等功能，可通过手机、平板电脑等移动终端来掌握每台盾构机的运行状况，使盾构施工管理更简便、高效、直观，使施工组织更加标准、安全、智能。利用盾构大数据技术应用平台进行教学，使学生更加深刻地掌握盾构机构造、了解盾构施工流程、熟悉盾构操作与维保规程，对盾构施工安全控制、培养施工管理技术人才具有指导意义。
图3 盾构大数据技术应用平台-盾构机远程监控系统
3.4 丰富的教学资源库
理实一体化的课程教学，离不来教学资源库的建设。课程团队教师收集新闻、资讯、新技术、新工艺，将理论教学资源、实践教学资源、施工现场资料整合，增加微课、动画、视频等动态资源，在国家智慧职教平台-地下与隧道工程技术资源库-盾构与掘进机施工，上传了400多条资源。教学过程中教师可以设置课堂作业、在线测试、期中期末考试等环节，学生可以随时随地学习，不再受时间、空间的限制，教学资源库的应用对提升学生的岗位适应能力和可持续发展能力有很大的影响。
图4 国家级地下与隧道工程技术专业教学资源库
3.5 专业师资队伍
课程团队以盾构技能大师为引领，组建双师素质教学团队，推行工匠精神塑造。盾构首席大师曾宇翔，从事盾构行业十余年，具备丰富的盾构施工现场经验，团队教师均为高职院校一线专业课教师，参加过职业教育课堂教学的培训，对教学设计、教学组织、教学形式有深刻的理解，均有盾构施工现场锻炼的经历，具有丰富的教学经验与实践经验，工作富有激情和创造性，开展“线上+线下、理论+实践”混合式教学组织[3]，以学生为中心，进行理实一体化教学改革，推进德技双休，助力培养高素质复合型盾构施工技术技能人才。
“理实一体化”应用到《盾构与掘进机施工》课程中，是整合课程教学的实践与创新，是对传统的理论教学的改革，在调动学生学习积极性的同时，还提高了学生将专业理论知识与专业技能操作有机结合的应用能力[4]。本课程教学改革的推广价值体现在如下几点。
（1）城市轨道交通行业的大发展，造就了盾构专业会有大发展，理实结合使学生达到学以致用、提升技能的效果，对培养具有理论知识扎实、实操技能过硬的盾构人才意义重大。
（2）盾构施工技术是融合型专业，涉及机械、电气、液压、土木、PLC等多个学科、多个专业，理实一体化教学改革成果可以辐射推广到其他课程，以及工程机械运用技术、机电一体化技术、工程机械制造与维护等相关专业，推广和辐射带动范围广。
（3）加强素质教育、价值引领，为社会和经济的长远发展提供高素质人才，为城市轨道交通、盾构隧道行业贡献力量。
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